DE102009000158B4 - A sensor for detecting an impact of an object on a vehicle, a method for triggering a restraining means of a motor vehicle, a computer program product, a control device and a method for attaching a sensor - Google Patents
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Abstract
Sensor (100c, 100d) zur Erkennung eines Aufpralls eines Objektes (230) auf ein Fahrzeug (110), wobei der Sensor (100c, 100d) die folgenden Merkmale umfasst: – eine Elektrodenanordnung (235), die eine erste Elektrode (210) und einen von der ersten Elektrode (210) elektrisch isolierten Elektrodenkontaktanschluss (250) zur Kontaktierung einer zweiten Elektrode (260) aufweist, wobei die Elektrodenanordnung (235) derart ausgebildet ist, um bei einer angelegten Spannung zwischen der ersten Elektrode (210) und dem Elektrodenkontaktanschluss (250) das sich dem Fahrzeug (110) annähernde Objekt (230) auf Grund einer Kapazitäts- oder Spannungsänderung zwischen der ersten Elektrode (210) und dem Elektrodenkontaktanschluss (250) zu erkennen; und – einer Abstandserfassungsanordnung (265) mit einer Abstandserfassungselektrode (270) und einem Kontaktanschluss (290) zur Kontaktierung einer elektrisch leitfähige Strukturelektrode (280) im Inneren einer Struktur des Fahrzeugs (110), wobei die Abstandserfassungsanordnung (265) ausgebildet ist, um bei einer angelegten Spannung zwischen der Abstandserfassungselektrode (270) und dem Kontaktanschluss (290) eine Änderung des Abstandes zwischen der Abstandserfassungselektrode (270) und der Strukturelektrode (280) bei einem Aufpralls eines Objektes (230) auf ein Fahrzeug (110) auf der Basis einer Kapazitäts- oder Spannungsänderung zwischen der Abstandserfassungselektrode (270) und dem Kontaktanschluss (290) zu erkennen.A sensor (100c, 100d) for detecting an impact of an object (230) on a vehicle (110), the sensor (100c, 100d) comprising: - an electrode assembly (235) having a first electrode (210) and an electrode contact terminal (250) electrically insulated from the first electrode (210) for contacting a second electrode (260), wherein the electrode arrangement (235) is designed such that at an applied voltage between the first electrode (210) and the electrode contact terminal (23) 250) detecting the object (230) approaching the vehicle (110) due to a change in capacitance or voltage between the first electrode (210) and the electrode contact terminal (250); and - a distance detection arrangement (265) having a distance detection electrode (270) and a contact terminal (290) for contacting an electrically conductive structure electrode (280) inside a structure of the vehicle (110), the distance detection arrangement (265) being designed to be at a applied voltage between the distance detection electrode (270) and the contact terminal (290), a change in the distance between the distance detection electrode (270) and the structure electrode (280) in an impact of an object (230) on a vehicle (110) on the basis of a capacitance or voltage change between the distance detecting electrode (270) and the contact terminal (290).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zur Erkennung eines Aufpralls eines Objektes auf ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zur Auslösung eines Rückhaltemittels eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 5 sowie ein Verfahren zur Befestigung eines Sensors gemäß Anspruch 10.The present invention relates to a sensor for detecting an impact of an object on a vehicle according to claim 1, a method for triggering a restraining means of a motor vehicle according to claim 5 and a method for fixing a sensor according to claim 10.
Bei einem Fahrzeugunfall – und bei dementsprechender Unfallschwere – werden unter anderem irreversible Sicherheitssysteme ausgelöst, um die Insassen zu schützen (z. B. Airbag, Gurtstraffer, Gurtkraftminderer usw.). Bei solch einer Auslösung wird die Entscheidung an Hand von zwei Sensorsignalen getroffen:
- – einem Triggersignal mit höherer Auslöseschwelle zur Auslösung des Rückhaltemittels, und
- – einem Plausibilitätssignal mit niedrigerer Auslöseschwelle zur Überwachung des Triggersignals und zur Vermeidung von fehlerhaften Auslösungen.
- A trigger signal with a higher triggering threshold for triggering the restraining means, and
- - a lower tripping threshold plausibility signal to monitor the trigger signal and prevent erroneous tripping.
Diese beiden Signale kommen meist aus unterschiedlichen Crash-Sensoren wie beispielsweise:
- – einem Upfrontsensor (= Beschleunigungssensor im Frontbereich des Fahrzeugs),
- – einem PAS (PAS = peripheral acceleration sensor = peripherer Beschleunigungssensor in der Fahrzeugseite),
- – einem PPS (PPS = peripheral pressure sensor = peripherer Drucksensor in der Fahrzeugseite)
- – einem Airbag-Steuergerät (insbesondere Beschleunigungssensoren hierin).
- An upfront sensor (= acceleration sensor in the front area of the vehicle),
- A PAS (Peripheral Acceleration Sensor in the vehicle side),
- A PPS (PPS = peripheral pressure sensor in the vehicle side)
- An airbag control unit (in particular acceleration sensors herein).
Diese Trigger- und Plausibilitätssignale sind notwendig um Fehlauslösungen auszuschließen; eine feste Zuordnung welches Sensorsignal als Trigger- oder als Plausibilitätssignal verwendet wird, gibt es nicht.These trigger and plausibility signals are necessary to rule out false tripping; a fixed assignment which sensor signal is used as a trigger or as a plausibility signal does not exist.
Bekannt ist auch die Verwendung von Umfeldsensoren (z. B. Radarsensoren), um das Auslöseverhalten der Rückhaltesysteme durch schon vor dem Crash ermittelte Informationen zu verbessern.The use of environment sensors (eg radar sensors) is also known in order to improve the release behavior of the restraint systems through information already determined prior to the crash.
Bekannt sind weiterhin kapazitive Abstandssensoren (z. B. aus der
Aus der
Aus der
Aus der
Aus
Aus den gesetzlichen Seitencrashanforderungen und sehr wichtigen Verbrauchertests sind zwei äußerst schwer zu bestehenden Tests von großer Bedeutung:
- – Erstens der neue FMVSS 214-Test, der auch ”oblique pole test” genannt wird. Dabei wird das Fahrzeug nicht, wie üblich im 90°-, sondern im 75°-Winkel mit einer Geschwindigkeit von 32 km/h auf einen Pfahl geführt. Dabei wird das Fahrzeug so positioniert, dass das Pfahl direkt auf Kopfhöhe des Fahrers einschlagen soll. Da sich die stabilisierende A-Säule relativ weit entfernt vom erwarteten Aufprallort befindet, ist eine hohe Intrusion und somit ein hohes Verletzungsrisiko zu erwarten.
- – Zweitens der IIHS-Seitenaufprall-Test: Es handelt sich hier um einen Barrierentest, wobei die Barrierenstruktur der eines SUV-Fahrzeuges (SUV = sport utility vehicle = Geländewagen) entspricht. Gegenüber einem üblichen Seitencrash mit Barriere werden beim IIHS-Test eine höhere Masse und eine höhere Barriere mit mehr Bodenfreiheit verwendet. Dies bedeutet, dass die Intrusion über dem Schweller in das zu testende Fahrzeug einschlägt. Der sehr steife und dadurch stabilisierende Schweller hat hier nur sehr wenig positiven Einfluss beim Unfallgeschehen. Dies kann zu einem erhöhten Verletzungsrisiko für die Insassen des zu testenden Fahrzeugs führen.
- - First, the new FMVSS 214 test, also called "oblique pole test". The vehicle is not guided onto a pole at a speed of 32 km / h, as usual at a 90 ° angle, but at a 75 ° angle. In doing so, the vehicle is positioned so that the pile should strike directly at the driver's head height. Since the stabilizing A-pillar is located relatively far away from the expected impact site, a high intrusion and thus a high risk of injury is to be expected.
- - Second, the IIHS Side Impact Test: This is a barrier test where the barrier structure corresponds to that of a SUV (SUV = SUV) vehicle. Compared to a standard side impact barrier, the IIHS test uses a higher mass and a higher barrier with more ground clearance. This means that the intrusion over the sill hits the vehicle under test. The very stiff and thus stabilizing sill has very little positive influence on the accident. This can lead to an increased risk of injury to the occupants of the vehicle under test.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die vorliegende Erfindung schafft einen Sensor zur Erkennung eines Aufpralls eines Objektes auf ein Fahrzeug, wobei der Sensor die folgenden Merkmale umfasst:
- – eine Elektrodenanordnung, die eine erste Elektrode und einen von der ersten Elektrode elektrisch isolierten Elektrodenkontaktanschluss zur Kontaktierung einer zweiten Elektrode aufweist, wobei die Elektrodenanordnung derart ausgebildet ist, um bei einer angelegten Spannung zwischen der ersten Elektrode und dem Elektrodenkontaktanschluss das sich dem Fahrzeug annähernde Objekt auf Grund einer Kapazitäts- oder Spannungsänderung zwischen der ersten Elektrode und dem Elektrodenkontaktanschluss zu erkennen; und
- – einer Abstandserfassungsanordnung mit einer Abstandserfassungselektrode und einem Kontaktanschluss zur Kontaktierung einer elektrisch leitfähigen Strukturelektrode im Inneren einer Struktur des Fahrzeugs, wobei die Abstandserfassungsanordnung ausgebildet ist, um bei einer angelegten Spannung zwischen der Abstandserfassungselektrode und dem Kontaktanschluss eine Änderung des Abstandes zwischen der Abstandserfassungselektrode und der Strukturelektrode bei einem Aufpralls eines Objektes auf ein Fahrzeug auf der Basis einer Kapazitäts- oder Spannungsänderung zwischen der Abstandserfassungselektrode und dem Kontaktansschluss zu erkennen.
- An electrode assembly including a first electrode and an electrode contact terminal electrically insulated from the first electrode for contacting a second electrode, the electrode assembly being configured to receive the object approaching the vehicle at an applied voltage between the first electrode and the electrode contact terminal To detect cause of capacitance or voltage change between the first electrode and the electrode contact terminal; and
- A gap detection arrangement having a gap detection electrode and a contact terminal for contacting an electrically conductive pattern electrode inside a structure of the vehicle, the gap detection arrangement being adapted to change the distance between the gap detection electrode and the pattern electrode at an applied voltage between the gap detection electrode and the contact terminal to detect an impact of an object on a vehicle on the basis of a capacitance or voltage change between the distance detection electrode and the contact terminal.
Verfahren zur Auslösung eines Rückhaltemittels eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- – Bereitstellen eines ersten Sensorsignals, das eine Änderung einer Kapazität, einer Induktivität oder eines Widerstandes eines am Kraftfahrzeug angeordneten Sensors repräsentiert, wenn sich ein Objekt dem Fahrzeug nähert;
- – Bereitstellen eines zweiten Sensorsignals, das eine Änderung eines Abstandes von zwei Elektroden repräsentiert, wobei eine der beiden Elektroden im Inneren einer Struktur des Fahrzeugs angeordnet ist; und
- – Auslösen des Rückhaltemittels des Kraftfahrzeugs auf der Basis des ersten und zweiten Sensorsignals.
- Providing a first sensor signal representative of a change in capacitance, inductance or resistance of a sensor disposed on the motor vehicle when an object approaches the vehicle;
- Providing a second sensor signal representing a change in a distance of two electrodes, one of the two electrodes being arranged inside a structure of the vehicle; and
- Triggering the restraining means of the motor vehicle on the basis of the first and second sensor signals.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Steuergerät, das zur Ausführung eines vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.Further, the present invention provides a control apparatus configured to carry out a method as described above. In the present case, a control device can be understood as meaning an electrical device which processes sensor signals and outputs control signals in dependence thereon. The control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based embodiment, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains various functions of the control unit. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Steuergerät ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above, when the program is executed on a control unit.
Auch schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Befestigung eines vorstehend beschriebenen Sensors an einem Fahrzeug, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- – Befestigen des Sensors auf oder an einer Oberfläche des Fahrzeugs;
- – Elektrisch wirksames Kontaktieren des Elektrodenkontaktanschlusses mit einer elektrisch leitfähigen Lage im Bereich einer Oberfläche des Fahrzeugs als zweiter Elektrode, um die Elektrodenanordnung bereitzustellen; und
- – Elektrisch leitfähiges Verbinden des Kontaktanschlusses mit einer Strukturelektrode, die im Inneren einer Struktur des Fahrzeugs angeordnet ist, um die Abstandserkennungsanordnung bereitzustellen.
- - Mounting the sensor on or on a surface of the vehicle;
- - electrically contacting the electrode contact terminal with an electrically conductive layer in the region of a surface of the vehicle as a second electrode to provide the electrode assembly; and
- Electrically conductively connecting the contact terminal to a structure electrode disposed inside a structure of the vehicle to provide the distance detection arrangement.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Auslösung eines Rückhaltemittels auf der Basis der von Signalen lediglich eines Sensors erfolgen kann, wenn diese Signale auf eine physikalische unterschiedliche Weise ermittelt werden. Durch den vorgeschlagenen Ansatz kann beispielsweise ein ankommendes (metallisches) Objekt durch die Änderung der Kapazität eines entsprechend ausgelegten Sensors erfasst werden, wobei bei einem Einschlag dieses Objekts in das Fahrzeug bzw. eine Tür desselben eine Deformation des Fahrzeugbleches bestimmt werden kann. Diese Deformation kann dabei entweder ebenfalls durch die Bestimmung einer Kapazitätsänderung (durch die Veränderung des Abstandes von zwei Elektroden) oder durch eine Kurzschlusserkennung erfasst werden, wenn die beiden Elektroden (die günstigerweise in einer inneren Struktur des Fahrzeugs wie beispielsweise einer Fahrzeugtüre verbaut sind) sich berühren oder anderweitig beim Aufprall des Objekts in das Fahrzeug ein Kurzschluss zwischen diesen beiden Elektroden erzeugt wird. Um diese beiden Signale zu generieren, können verschiedene Elemente verwendet werden, beispielsweise auch das Fahrzeugblech (im Bereich einer Fahrzeugtür). Durch diese vom Sensor zur Verfügung gestellten Signale, die auf physikalisch unterschiedlichen Prinzipien bei einer Annäherung eines Objektes auf das Fahrzeug im bzw. beim Einschlag des Objektes in das Fahrzeug basieren, kann somit eine zuverlässige und sichere Auslösung des (irreversiblen) Rückhaltemittels, wie beispielsweise eines Airbags oder eines Gurtstraffers, eingeleitet werden.The present invention is based on the recognition that a triggering of a restraining means based on the signals of only one sensor can take place if these signals are determined in a physically different way. By the proposed approach, for example, an incoming (metallic) object by changing the capacity of a correspondingly designed sensor can be detected, wherein upon impact of this object in the vehicle or a door thereof, a deformation of the vehicle panel can be determined. This deformation can either be detected by determining a change in capacitance (by changing the distance between two electrodes) or by a short-circuit detection when the two electrodes (which are conveniently installed in an internal structure of the vehicle such as a vehicle door) touch or otherwise, a short circuit is generated between these two electrodes upon impact of the object with the vehicle. To generate these two signals, various elements can be used, for example, the vehicle panel (in the range of a vehicle door). By these signals provided by the sensor, which are based on physically different principles in an approach of an object on the vehicle or in the impact of the object in the vehicle, thus a reliable and safe release of the (irreversible) restraining means, such as a Airbags or a belt tensioner to be initiated.
Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die Verwendung eines einzigen, jedoch optimierten Sensors eine sichere Auslösung des Rückhaltemittels möglich ist. Ein weiterer Sensor bzw. ein Signal desselben ist somit für eine zuverlässige Auslösung des Rückhaltemittels nicht zwingend erforderlich, so dass sich hierdurch Kosteneinsparungen bei aufzubauenden Sicherheitssystem ergeben. Wird jedoch ein weiterer Sensor verwendet, kann die Berücksichtigung eines Signals desselben eine Erhöhung der Auslösesicherheit bewirken, so dass durch in die erhöhten Kosten bei der Verwendung des zusätzlichen Sensors ein entsprechender Sicherheitsgewinn gegenübersteht.The present invention offers the advantage that a reliable release of the restraining means is possible by using a single, but optimized sensor. A further sensor or a signal thereof is thus not absolutely necessary for a reliable triggering of the restraint means, so that this results in cost savings in the safety system to be erected. However, if a further sensor is used, the consideration of a signal of the same can cause an increase in the tripping safety, so that there is a corresponding increase in safety due to the increased costs when using the additional sensor.
In einer günstigen Ausführungsform der Erfindung können die Abstandserfassungsanordnung und/oder die Elektrodenanordnung ausgebildet sein, um im befestigten Zustand des Sensors an dem Fahrzeug als Abstandserfassungselektrode und/oder als zweite Elektrode eine elektrisch leitfähige Lage im Bereich einer Oberfläche des Fahrzeugs oder ein Fahrzeugblech zu verwenden. Dies bietet den Vorteil, dass eine elektrisch leitfähige Lage, beispielsweise in Form des Fahrzeugbleches, verwendet werden kann, die bereits für andere Zwecke im Fahrzeuge vorhanden ist. Hierdurch lässt sich ein Mehrfachnutzen dieser elektrischen leitfähigen Lage erreichen, was die Herstellungskosten des Sensors senkt. Zugleich kann die großfläche Ausdehnung dieser elektrisch leitfähigen Lage eine bessere und präzisere Sensierung der Kapazitätsänderung bei der Annäherung eines Objektes an den Sensor bzw. die Kapazitätsänderung bei einer Verringerung des Abstandes zwischen den Elektroden im Inneren der Struktur des Fahrzeugs ermöglicht werden.In a favorable embodiment of the invention, the distance detection arrangement and / or the electrode arrangement can be designed to use an electrically conductive layer in the region of a surface of the vehicle or a vehicle panel in the mounted state of the sensor on the vehicle as a distance detection electrode and / or as a second electrode. This offers the advantage that an electrically conductive layer, for example in the form of the vehicle panel, can be used, which is already present for other purposes in the vehicle. This makes it possible to achieve a multiple use of this electrically conductive layer, which lowers the manufacturing cost of the sensor. At the same time, the large area expansion of this electrically conductive layer can be a better and more precise sensing of the capacitance change in the approach of an object to the sensor or the capacitance change in a reduction of the distance between the electrodes are made possible inside the structure of the vehicle.
Ferner kann auch die Abstandserfassungsanordnung einen elektrisch leitfähigen Aktivschirm aufweisen, der beim Befestigen des Sensors am Fahrzeug zwischen der Abstandserfassungselektrode und der Strukturelektrode anordenbar ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass die Erfassung der Abstandsänderung der Elektroden im Inneren der Fahrzeugstruktur besser gegenüber Störeinflüssen durch die Annäherung des Objektes auf den Sensor bzw. das Fahrzeug abgeschirmt ist. Somit wird eine zuverlässigere Trennung zwischen den Signalen des Sensors bei Annäherung des Objektes auf den Sensor bzw. dem Einschlag des Objektes in den Sensor bzw. das Fahrzeug ermöglicht.Furthermore, the distance detection arrangement can also have an electrically conductive active screen, which can be arranged between the distance detection electrode and the structure electrode when the sensor is mounted on the vehicle. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that the detection of the change in the distance of the electrodes in the interior of the vehicle structure is better shielded from interference by the approach of the object to the sensor or the vehicle. Thus, a more reliable separation between the signals of the sensor when approaching the object on the sensor or the impact of the object is made possible in the sensor or the vehicle.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Sensor ferner eine Auswerteeinheit aufweisen, die ausgebildet ist, um zwischen der ersten Elektrode und dem Elektrodenkontaktanschluss eine Spannung anzulegen und das sich annähernde Objekt auf der Basis einer Kapazitätsänderung zwischen der ersten Elektrode und dem Elektrodenkontaktanschluss zu erkennen und hierauf ansprechend ein Signal erster Art auszugeben und wobei die Auswerteeinheit ferner ausgebildet ist, um zwischen der Abstandserfassungselektrode und dem Kontaktanschluss eine Spannung anzulegen und eine Abstandsänderung zwischen der Abstandserfassungselektrode und dem Kontaktanschluss auf der Basis einer Kapazitätsänderung zwischen der Abstandserfassungselektrode und dem Kontaktanschluss zu erkennen und hierauf ansprechend ein Signal zweiter Art auszugeben, wobei die Auswerteeinheit ausgebildet ist, um einen Aufprall des Objektes auf der Basis der Signale erster und zweiter Art zu erkennen. Eine derartige Ausführungsform der vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass die Auswerteeinheit präzise auf die Eigenschaften (beispielsweise die geometrischen Abmessungen der Elektrodenflächen) des Sensors zugeschnitten ist, so dass eine optimale Erfassung der Signalzustände bzw. -änderungen und eine damit einhergehende präzise Auswertung des vorliegenden Szenarios möglich ist. Auch kann durch die Anordnung der Auswerteeinheit direkt am oder im Sensor eine Verfälschung der entsprechenden Signale bei der Übertragung zu einer (beispielsweise im Airbag-Steuergerät) entfernt angeordneten Auswerteeinheit vermieden werden.In a further embodiment of the invention, the sensor may further comprise an evaluation unit configured to apply a voltage between the first electrode and the electrode contact terminal and to detect and approach the approaching object based on a capacitance change between the first electrode and the electrode contact terminal responsively outputting a signal of the first type, and wherein the evaluation unit is further configured to apply a voltage between the gap detection electrode and the contact terminal and detect a change in distance between the gap detection electrode and the contact terminal based on a capacitance change between the gap detection electrode and the contact terminal, and responsively thereto Output signal of the second kind, wherein the evaluation unit is designed to detect an impact of the object on the basis of the signals of the first and second type. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that the evaluation unit is precisely tailored to the properties (for example the geometric dimensions of the electrode surfaces) of the sensor, so that an optimal detection of the signal states or changes and a consequent precise evaluation of the present scenario is possible. Also, by arranging the evaluation unit directly on or in the sensor, a falsification of the corresponding signals during transmission to a (for example in the airbag control unit) remotely located evaluation unit can be avoided.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann im Schritt des Bereitstellens des zweiten Sensorsignals dieses zweite Sensorssignal auf der Basis einer erkannten Kapazitätsänderung bereitgestellt werden. Eine derartige Ausführungsform bietet den Vorteil, dass bei der Bereitstellung des zweiten Sensorsignals bereits eine geringfügige Verformung des Sensors bzw. der Struktur des Fahrzeugs (beispielsweise durch eine deformierte Seitentür des Fahrzeugs) erkannt werden kann. Diese geringfügige Verformung verursacht nämlich eine Änderung des Abstandes zwischen den Elektroden der Abstanderkennungsanordnung, so dass bereits vor einem direkten Kontaktieren dieser beiden Elektroden (im Kurzschlussfall) die Deformation der Fahrzeugstruktur erkannt werden kann. Hierdurch besteht die Möglichkeit, sehr schnell das zweite Signal zur Verfügung stellen zu können und somit eine schnelle jedoch trotzdem sichere Auslösung des Rückhaltemittels zu ermöglichen.In a particular embodiment of the invention, in the step of providing the second sensor signal, this second sensor signal can be provided on the basis of a detected capacitance change. Such an embodiment offers the advantage that in the provision of the second sensor signal already a slight Deformation of the sensor or the structure of the vehicle (for example, by a deformed side door of the vehicle) can be detected. This slight deformation causes a change in the distance between the electrodes of the distance detection arrangement, so that even before a direct contacting of these two electrodes (in the case of short circuit), the deformation of the vehicle structure can be detected. As a result, it is possible to be able to provide the second signal very quickly and thus to enable a fast but nevertheless reliable release of the restraining means.
Auch kann im Schritt des Bereitstellens des zweiten Sensorsignals dieses zweite Sensorsignal oder ein zusätzliches Sensorsignal dann bereitstellt werden, wenn sich die zwei Elektroden elektrisch wirksam berühren. Eine derartige Ausgestaltung der vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass die (Kurzschluss-)Kontaktierung der beiden Elektroden (der Abstandserkennungsanordnung) zweifelsfrei erkannt werden kann, da der Widerstand der zwischen den beiden Elektroden schlagartig auf null sind. Gegenüber einer Änderung der Kapazität der beiden Elektroden der Abstanderkennungsanordnung, die immer erst nach dem Überschreiten einer Toleranzschwelle erkannt werden kann, ermöglicht die Kurzschlusserkennung zwischen den Elektroden der Abstanderkennungsanordnung eine schnelle und fehlerfreie Auswertung. Zugleich bietet sich durch die Auswertung des Kurzschlussfalls die die Möglichkeit einer Bereitstellung eines zusätzlichen Signals zusätzlich zu der (auf kapazitiven Effekten beruhenden) Erkennung der Verringerung des Abstandes zwischen den beiden oben genannten Elektroden. Durch die Verwendung des weiteren zusätzlichen Signals kann das Eintreffen des Objektes auf den Sensor bzw. das Fahrzeug mit einer nochmals höheren Sicherheit verifiziert werden.Also, in the step of providing the second sensor signal, this second sensor signal or an additional sensor signal can then be provided when the two electrodes make effective electrical contact. Such an embodiment of the present invention has the advantage that the (short-circuit) contacting of the two electrodes (the distance detection arrangement) can be recognized beyond doubt, since the resistance between the two electrodes abruptly to zero. Compared with a change in the capacitance of the two electrodes of the distance detection arrangement, which can always be recognized only after exceeding a tolerance threshold, the short circuit detection between the electrodes of the distance detection arrangement allows a fast and error-free evaluation. At the same time, the evaluation of the short circuit case offers the possibility of providing an additional signal in addition to the detection (based on capacitive effects) of the reduction of the distance between the two above-mentioned electrodes. By using the additional additional signal, the arrival of the object on the sensor or the vehicle can be verified with even higher security.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:
Gleiche oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können. Nachfolgend genannte Dimensionen und Maße dienen nur der Veranschaulichung der Beschreibung der Erfindung und sind nicht dahingehend zu verstehen, dass die Erfindung auf diese Maße und Dimensionen eingeschränkt ist.The same or similar elements may be provided in the following figures by the same or similar reference numerals. Furthermore, the figures of the drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. It is clear to a person skilled in the art that these features are also considered individually or that they can be combined to form further combinations not explicitly described here. The following dimensions and dimensions are only to illustrate the description of the invention and are not to be construed as limiting the invention to these dimensions and dimensions.
Die
Die Sensoren
Für die weitere Beschreibung soll zunächst eine Erklärung von Begriffen durchgeführt werden, die im weiteren Verlauf der Offenbarung der Erfindung des Öfteren verwendet werden. Wenn ein „vorausschauender (kapazitiver) Sensor” genannt wird, wird auf einen Sensorteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung Bezug genommen, der ankommende Objekte sensiert und einem Steuergerät (wie beispielsweise einem Airbag-Steuergerät) ein Crashsignal (als Trigger- oder Plausibilitätssignal) bereitstellt, bevor die Kollision (zu einem Zeitpunkt Timpact) stattfindet. Wird andererseits ein „kapazitiver Crashsensor” genannt, wird auf einen anderen Sensorteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung Bezug genommen, der das intrudierende Türblech sensiert und der einer Auswerteeinheit (beispielsweise wieder dem Airbag-Steuergerät) ein Crashsignal (ebenfalls wieder als Trigger- oder Plausibilitätssignal) bereitstellt, während die Kollision stattfindet bzw. nach dem Kollisionszeitpunkt Timpact.For the further description, an explanation of terms which will be used more often in the further course of the disclosure of the invention will first be carried out. When a "forward-looking (capacitive) sensor" is mentioned, reference is made to a sensor part according to an embodiment of the invention, which senses incoming objects and provides a crash signal (as a trigger or plausibility signal) to a control device (such as an airbag control unit), before the collision occurs (at a time T impact ). If, on the other hand, a "capacitive crash sensor" is mentioned, reference is made to another sensor part according to an embodiment of the invention, which senses the intruding door panel and an evaluation unit (for example the airbag control unit) again a crash signal (again as a trigger or plausibility signal). while the collision is taking place or after the collision time T impact .
Der weitere Aufbau eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Sensor
Der zweite Sensorteil des Sensors
Die Funktionsweise des in
Zwischen der Abstandserfassungselektrode
Die
In dieser (Intrusions-)Phase, d. h. während der Kollision kurz nach dem Zeitpunkt Timpact) kommen sich die Abstanderfassungselektrode
Der Zweck der Erfindung besteht insbesondere darin, bei der kapazitiven Seitensensorik einen Mehrnutzen zu generieren. Dies wird ermöglicht in dem der vorausschauende kapazitive Sensor mit einem in der Tür platzierten „kapazitiven” Sensor kombiniert wird. Dadurch ist es möglich, einerseits Crashobjekte vor ihrer Kollision mit dem betrachteten Fahrzeug
Ein Vorteil dieser Erfindung es, einen sogenannten ”Kombosensor” zu erhalten, bei dem die oben genannten Sensoren (d. h. ein vorausschauender kapazitiver Sensor und ein kapazitiver Crashsensor) in einem einzigen Sensor kombiniert werden. Die daraus abgeleiteten Vorteile können wie folgt zusammengefasst werden:
- – Es bietet sich eine zusätzliche Sensiermöglichkeit durch die Verwendung eines vorausschauenden Sensors und eines Crashsensors.
- – Es kann eine schnellere Auslöseentscheidung getroffen werden.
- – Es besteht eine geringere Misuse-Anfälligkeit.
- – Weiterhin bestehen einfachere Anforderungen bzgl. Witterungseinflüssen bei dem innen liegenden kapazitiven Sensor (unter anderem durch einen besseren Schutz gegen Regen).
- – Es entstehen lediglich sehr geringe Zusatzkosten gegenüber dem alleinigen ”vorausschauenden kapazitiven Sensor”
- - There is an additional Sensiermöglichkeit through the use of a predictive sensor and a crash sensor.
- - A faster triggering decision can be made.
- - There is less susceptibility to misuse.
- - Furthermore, there are simpler requirements regarding weather influences in the internal capacitive sensor (including better protection against rain).
- - There are only very small additional costs compared to the "anticipatory capacitive sensor"
Ferner können noch einige interessante Abwandlungen des vorstehend beschriebenen Sensors genannt werden:
- – Die in der Definition erläuterten „kapazitiven” Sensoren (vorausschauender Sensor und Crashsensor) können auch als alleinstehenden Sensoren in die Fahrzeugtür eingebaut werden: Eine durch den OEM (OEM = original equipment manufacturer = Originalausrüstungshersteller) gewünschte Konfiguration für ausgelagerte Seitensensorik kann ebenso nur den vorausschauenden kapazitiven Sensor oder nur den kapazitiven Crashsensor beinhalten.
- – Der kapazitiver Crashsensor kann in diesem Fall (als alleinstehender Sensor) auch auf eine andere Weise den Abstand d sensieren: Er wird statt an der inneren Seite des Türblechs an der internen Türstruktur befestigt (d. h. als Strukturelektrode
280 ) und sensiertdas ankommende Türblech 260 . Die Kapazität wird zwischen derAbstandserfassungselektrode 270 und derStrukturelektrode 280 gemessen. Auch hier kann derKontaktanschluss 290 eingespart werden, indem sich sowohl Elektrode270 als auch Aktivschirm (nicht eingezeichnet) in einem einzigen Gehäuse befinden, dass ander Strukturelektrode 280 befestigt ist unddas ankommende Türblech 260 sensiert. - – Die interne Türstruktur (d. h. die Strukturelektrode
280 ) kann auch verändert werden, um eine bessere Kapazitätsmessung (beispielsweise auch komplex) zu gewährleisten (d. h. es können Änderungen in der Struktur des Fahrzeugs bzw. der Fahrzeugtüre erfolgen). In diesem Fall wirdals Strukturelektrode 280 diese interne Türstruktur verwendet. - – Es kann ein anderes (zusätzliches) Material als Elektrode bzw. Elektrodenmaterial für die
Strukturelektrode 280 verwendet werden und auf die interne (Fahrzeug-)Struktur aufgebracht werden. Auch eine künstliche Änderung des Abstandes d durch zusätzliche Vorrichtungen ist denkbar, durch die Ausnutzung der Formel für die Plattenkapazität, bei der der Abstand im Nenner steht, eine größere Initialkapazität zu erhalten und hierdurch eine Veränderung der Kapazität besser und präziser sensieren zu können. - – In den
3 und4 ist für den Bereich des Crashsensors (d. h.den inneren Teil 265 des Sensors) kein Aktivschirm wie fürden vorausschauenden Sensorteil 235 abgebildet. Möglich wäre es auch hier einen Aktivschirm zu verwenden (entweder bei derAbstandserfassungselektrode 270 oder der Strukturelektrode280 ), um eine besser Trennung von Einflüssen des ankommenden metallischen Objekts230 und den Einflüssen des Einschlags des ankommenden Objekts230 auf die Kapazitätsänderung desCrashsensors 265 zu ermöglichen. - – Eine denkbare Variante wäre es – für den Crashsensor (d. h.
den inneren Teil 265 des Sensors) – auf das Vorsehen einer separaten Abstandserkennungselektrode zu verzichten. Die Kapazitätsmessung erfolgt dann zwischen der zweitenElektrode 260 der Elektrodenanordnung (insbesondere dem Fahrzeugaußenblech) und derStrukturelektrode 280 . Das Messprinzip bleibt unverändert.Die zweite Elektrode 260 würde in diesem Fall Teil der vorausschauenden Sensorik sein (zusammen mit der ersten Elektrode210 ) und zugleich Teil der Crashsensorik (zusammen mit der Strukturelektrode280 ). - – In dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden Signale erzeugt, wenn sich
ein Objekt 230 seitlich dem Ego-Fahrzeug 110 nähert und in dieses einschlägt. Es wäre durchaus möglich diese Sensorik für Front- und Heckkollisionen zu verwenden.
- - The "capacitive" sensors (predictive sensor and crash sensor) described in the definition can also be installed as stand-alone sensors in the vehicle door: A configuration requested by the OEM (OEM = original equipment manufacturer) for outsourced side sensors can only be used for predictive purposes capacitive sensor or only the capacitive crash sensor include.
- In this case, the capacitive crash sensor (as a stand-alone sensor) can also sense the distance d in another way: it is fastened to the internal door structure instead of the inner side of the door panel (ie as a structural electrode
280 ) and senses theincoming door panel 260 , The capacitance is between thedistance detection electrode 270 and thestructural electrode 280 measured. Again, thecontact connection 290 can be saved by bothelectrode 270 and active screen (not shown) are located in a single housing that on thestructural electrode 280 is attached and theincoming door panel 260 sensed. - - The internal door structure (ie the structural electrode
280 ) can also be changed to ensure a better capacity measurement (for example also complex) (ie changes in the structure of the vehicle or the vehicle door can take place). In this case, as astructural electrode 280 used this internal door structure. - It may be another (additional) material as electrode or electrode material for the
structure electrode 280 used and applied to the internal (vehicle) structure. Also, an artificial change of the distance d by additional devices is conceivable, by taking advantage of the formula for the plate capacity, in which the distance is in the denominator, to obtain a larger initial capacity and thereby be able to better and more precise sense a change in capacity. - - In the
3 and4 is for the area of the crash sensor (ie theinner part 265 of the sensor) no active screen as for thepredictive sensor part 235 displayed. It would also be possible to use an active screen here (either at thedistance detection electrode 270 or the pattern electrode280 ), to better separate the influences of the incomingmetallic object 230 and the influences of the impact of theincoming object 230 on the capacity change of thecrash sensor 265 to enable. - - A conceivable variant would be - for the crash sensor (ie the
inner part 265 the sensor) - to dispense with the provision of a separate distance detection electrode. The capacitance measurement then takes place between thesecond electrode 260 the electrode assembly (in particular the vehicle outer panel) and thestructure electrode 280 , The measuring principle remains unchanged. Thesecond electrode 260 would in this case be part of the forward-looking sensor system (together with the first electrode210 ) and at the same time part of the crash sensor system (together with the structural electrode280 ). - In the embodiment described above, signals are generated when an
object 230 on the side of theego vehicle 110 approaches and hits in this. It would be quite possible to use this sensor for front and rear collisions.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann beim vorausschauenden kapazitiven Sensor
- 1.
Crashobjekt 230 kommt auf das Ego-Fahrzeug 110 seitlich zu. - 2. Der vorausschauende kapazitive
Sensor 100c erkennt das Crashobjekt 230 und sendet dem (Airbag-)Steuergerät 120 ein Crashsignal. - 3. Zum Zeitpunkt Timpact erfolgt die Kollision des Objekts
230 mit dem Ego-Fahrzeug 110 . - 4. Es kommt zu einem Kontakt bzw. Kurzschluss zwischen der ersten Elektrode
210 (dem Aktivschirm220 ) und der zweitenElektrode 260 . Dieser Kontakt bzw. dessen Auswertung kann an das Airbag-Steuergerät 120 gesendet werden und als erstes Signal zur Auslösung des Rückhaltemittels dienen. - 5. Es folgt ein Beginn der Intrusion bei der sich das Außenblech der Tür auf die Strukturelektrode
280 (bzw. der internen Struktur) zu bewegt, die sich zu diesem Zeitpunkt noch nicht bewegt hat. Der Abstand d verändert sich, wird gemessen und derSensor 100c übermittelt dem (Airbag-)Steuergerät 120 ein weiteres Crashsignal. - 6. Die Intrusion geht weiter bis ein Kontakt zwischen der
Abstandserfassungselektrode 270 und der Strukturelektrode180 entsteht, wobei dieser Kontakt ebenfalls ausgewertet werden kann.
-
1st crash object 230 comes on theego vehicle 110 laterally too. - 2. The
predictive capacitive sensor 100c detects thecrash object 230 and sends to the (airbag) controller120 a crash signal. - 3. At time T impact , the object collides
230 with theego vehicle 110 , - 4. There is a contact or short circuit between the first electrode
210 (the active screen220 ) and thesecond electrode 260 , This contact or its evaluation can be sent to theairbag control unit 120 are sent and serve as the first signal to trigger the restraint. - 5. The intrusion begins when the outer panel of the door touches the structural electrode
280 (or the internal structure), which has not yet moved at this time. The distance d changes, is measured and thesensor 100c transmitted to the (airbag)control unit 120 another crash signal. - 6. The intrusion continues until there is contact between the
gap detection electrode 270 and the structural electrode180 arises, this contact can also be evaluated.
Zum Einbau des Sensors ist folgendes anzumerken. Der Sensor kann je nach Kundenanforderung innerhalb oder außerhalb der Tür eingebaut werden:
Bei einem Verbau des Sensors innerhalb der Türe ist zu beachten, dass für Türen ohne Zierleisten der Sensor mehr oder weniger unsichtbar eingebaut werden sollte, da das Design der Türen zunehmend wichtig für die Fahrzeugoptik ist und ein Sensor hier stören würde. Mit kleinen Modifikationen an der Tür kann solch ein Sensor auch komplett innen, d. h. in einer Struktur der Fahrzugtüre, verbaut werden. In diesem Fall sollte das Blech (das metallisch ist) an dem Ort, an dem der Sensor angebracht werden soll, entfernt und durch eine nicht metallische Abdeckung ersetzt werden. Bei Kunststofftüren (z. B. beim smart) ist dies kein Problem.To install the sensor, the following should be noted. The sensor can be installed inside or outside the door according to customer requirements:
When installing the sensor inside the door, it should be noted that for doors without trims, the sensor should be installed more or less invisibly, as the design of the doors is increasingly important for the vehicle's appearance and a sensor would interfere with this. With small modifications to the door, such a sensor can also be installed completely inside, ie in a structure of the vehicle door. In this case, the metal (which is metallic) should be removed at the location where the sensor is to be attached and replaced with a non-metallic cover. For plastic doors (eg the smart) this is no problem.
Bei einem Verbau des Sensors außerhalb der Fahrzeugtüre ist zu beachten, dass für Türen mit Zierleiste diese Zierleiste beispielsweise selbst als Elektrode genutzt werden kann. Es sollte gegebenenfalls dafür gesorgt werden, dass das Sensorteil, das eine Deformation der Türe nach innen erkennt (d. h. der Crashsensor), gut abgedichtet wird.When installing the sensor outside the vehicle door, it should be noted that, for doors with decorative trim, this trim strip can itself be used as an electrode, for example. It should be ensured, if necessary, that the sensor part, which detects an inward deformation of the door (i.e., the crash sensor), is sealed well.
Ferner kann die vorliegende Erfindung als Verfahren
Um eine Befestigung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Sensors zu ermöglichen, kann insbesondere auch ein Verfahren
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